NOWY SCHEMAT CIAŁA" W NASTĘPSTWIE WYCHYLENIA W POSTAWIE STOJĄCEJ?

Aktualne Problemy Biomcchaniki, nr 1/2007 119 Adam KOŹLIK, Koło Naukowe Analizy Ruchu przy Zakładzie Biomechaniki, Katowice AWF, NOWY SCHEMAT CIAŁA" W NASTĘPSTWIE WYCHYLENIA W POSTAWIE STOJĄCEJ? Streszczenie: Celem pracy było określenie, czy odległość pomiędzy wypadkową siły reakcji podłoża (COP) a osią obrotu stawu skokowo goleniowego w pozycji stojącej jest modyfikowana w zależności od wcześniej wykonanego zadania ruchowego. Analizowano parametry amplitudowe stabliogramu w czterech kolejno następujących po sobie próbach. Zaobserwowano 3 schematy zachowań różniące się dokładnością odtworzenia pozycji wyjściowej. Grupa 1 - badani, którzy powracając do pozycji spoczynkowej minęli punkt wyjściowy. Grupa 2 - badani, którzy powracają nic dotarli do punktu wyjściowego. Grupa 3 - badani, którzy powracając dokładnie odwzorowali położenie spoczynkowe. 1. WSTĘP Utrzymanie pozycji stojącej przez człowieka jest procesem złożonym. Procesem tak złożonym, iż do tej pory nie zbadano wszystkich mechanizmów, które biorą w nim udział. I tak po znacznym uproszczeniu powstanie mechanizm, który składa się z układu ruchomych członów, połączonych ze sobą za pomocą stawów a napędzanych przez mięśnie. Zdaniem Bobera, jeżeli zdamy sobie sprawę z konstrukcji układu kostno-stawowo-mięśniowego człowieka to zrozumiemy, że poszczególne segmenty stanowią wahadła odwrócono [4], Układ ten może się poruszać lub pozostawać w spoczynku. Pojęcie spoczynku i równowaga człowieka nie są tożsame z definicjami fizycznymi tych zjawisk dotyczących zachowań bryły sztywnej". Utrzymanie nieruchomej pozycji żywego organizmu jest niemożliwe. Podczas nieruchomej" pozycji stojącej człowiek nieustannie się kołysze. Kołysania te określa się mianem wychwiań postawy. Wychwiania są wynikiem między innymi przemieszczeń mas podczas pracy serca, oddychania, przemieszczeń treści pokarmowych. Równocześnie wynikają z niemożności utrzymania stałych wartości momentów sił mięśniowych. Zdolność utrzymania równowagi w takich warunkach zdeterminowana jest przez szereg wzajemnie uzupełniających się mechanizmów. Jednym z nich jest identyfikacja położenia i przemieszczeń poszczególnych członów względem siebie oraz względem kierunku działania sił ciężkości. Detekcja możliwa jest przez układ wzroku, układ westybularny (błędnik), proprioceptory zlokalizowane w narządzie ruchu jak również receptory ucisku i wibracji (ciałka Pucciniego), które przekazują istotne informacje o silach działających na dany fragment powłok skórnych.. Integracja informacji sensorycznych i odpowiedzi motorycznych pozwala na utrzymanie równowagi naszego ciała. Człowiek traci równowagę, jeżeli rzut pionowy ogólnego środka ciężkości ciała wypada poza granicę stabilności. Za granicę stabilności uważa się krawędź pola podstawy [1], które jest utworzone przez obrys stóp (dla postawy stojącej). Po wytrąceniu z równowagi stojący człowiek wywróci się lub zmieni ułożenie stóp, aby zwiększyć pole podparcia a tym samym spowodować by rzut ogólnego

120 A. Koźlik środka ciężkości znalazł się na owej płaszczyźnie. Odzyskanie równowagi odbywa się w tym przypadku za pomocą tzw. strategii jednego lub wielu kroków"[3]. Amplituda i częstotliwość wychwiań są zmienne. Na przykład wyłączenie informacji wzrokowej powoduje zwiększenie wychwiań o 2 do 3,5 raza, zaś zwiększenie częstotliwości około 1,5 raza. Zmiana położenia głowy powoduje zwiększenie amplitudy około 1,5 raza zaś częstotliwości około 1,2 raza. Inne czynniki jak ustawienie stóp, temperatura i rodzaj podłoża mają również wpływ na wielkość amplitudy i częstotliwość wychwiań [2], Każdy człowiek posiada swój indywidualny schemat ciała" pozycji stojącej. Korowy ośrodek schematu ciała znajduje się w prawej półkuli mózgu a dokładniej w płacie ciemieniowym. Ośrodek ten stanowi pewnego rodzaju wzornik w którym są zaprogramowane" wszystkie wartości, wszystkie informacje posturalne które posłużą do zajęcia pozycji stojącej, tzn. ustawienie kątowe poszczególnych stawów, napięcia poszczególnych mięśni jak i odpowiednią pobudliwość układu nerwowego. Kiedy stoimy swobodnie i wykorzystujemy nasz indywidualny schemat ciała stania swobodnego" posługujemy się procesem, przez który nasz mózg informacje ze zmysłów przyjmuje, segreguje, eliminuje, rozpoznaje i integruje z już posiadanymi aby następnie zainicjować adekwatne procesy ruchowe aby pożądany stan osiągnąć (stanic swobodne). Według Błaszczyka (2004) rzut ogólnego środka ciężkości pada od 4-5 [cm] przed oś obrotu stawu skokowo goleniowego. Jest to pozycja, dla której zużywane jest najmniejsza ilość energii a tym samym stanowi najdogodniejszą pozycje do rozpoczęcia najczęstszej formy lokomocji, jakąjest chód. Zjawiska opisane powyżej jak w wystarczającym stopniu dały podstawę do zadania szeregu pytań. Czy owy schemat ciała ulega modyfikacją? Czy modyfikujemy go w zależności od potrzeby? Jak dokładny jest proces odwzorowywania? Zgodnie z postawionymi pytaniami badawczymi wysunięto następujące hipotezy robocze: 1) Stanie swobodne jest czynnością powtarzalną i charakteryzuje się powtarzalnymi parametrami stabilograficznymi. 2) Wychylenie w pozycji stojącej i powrót to stania swobodnego nie wpływa na parametry uzyskiwanie podczas stania swobodnego. 2. MATERIAŁ I METODY BADAŃ Eksperyment przeprowadzono na grupie 27 losowo wybranych studentów AWF, którzy nie zgłaszali żadnych dolegliwości ze strony narządu ruchu oraz zaburzeń równowagi. Za pomocą analizy wariancji potwierdzono, że pod względem wybranych cech (tabela 2) grupy były jednorodne. Tabela nr2. (Statystyka opisowa badanych w poszczególnych grupach) BV wysokość ciała, dl STO długość stopy, dl SS długość śródstopia podc/a.- Mama s^obodneeo. grupa płeć Wiek Wiek MASA MASA BV BV disto disto diss d!ss n Średnie Odch.std Średnie Odch.std Średnie Odch.std Średnie Odch.std Średnie Odch.std 1 k 5 22,6 3,58 58,2 4,71 168,1 4,10 254,0 19,14 121,0 8,22 1 m 8 22.8 0,46 78,5 9,49 180,8 7,72 324,9 162,28 129,5 9,44 2 k 5 22,0 1,87 56,8 7,60 165,4 9,89 245,2 14,27 115,4 4,34 2 m 1 23.0 0,00 75,0 0,00 173,0 0,00 265.0 0.00 123,0 0,00 3 k 4 21,3 1,50 62,5 3,32 167,9 3,12 246,0 15,87 120,8 4,65 3 m 4 22,3 0,96 73,0 12,70 177.3 5,44 270,0 18,81 125,8 6,50 gól gri 27 22,3 1,79 67,4 11,96 172,9 8,90 275,0 91,69 123,2 8,45

Nowy schemat ciała" w następstwie wychylenia w postawie stojącej? 121 Próba numer 4 trwała 90 s. składało się na nią: 30 s. stania swobodnego z zamkniętymi oczami, po czym na sygnał prowadzącego badany wychylał się w przód i również na znak miał powrócić do tej samej pozycji stania swobodnego (pozycja wyjściowa), następnie badany stał przez kolejne 30 s. w pozycji spoczynkowej i po czym na znak prowadzącego wykonywał kolejno wychylenie w przód i powrót do pozycji wyjściowej, po czym stał przez kolejne 30 s. aż do zakończenia próby. Każdy badany był poinstruowany ile czasu będą trwały próby 1 do 4. Badani zostali również zapewnieni, że nie będą w żaden sposób narażeni na siły działające z zewnątrz (popchniecie), informacja ta miała na celu wykluczenie możliwości przyjęcia pozycji, w której napięcie spoczynkowe mięśni byłoby podwyższone. W próbie numer 4 badanemu nic był znany kierunek, w którym miał się wychylić. Na rycinie 1 przedstawiono przykładowy zapis prób 1-3, na rycinie 2 przykładowy zapis próby 4. Wypadkowa reakcja siły podłoża V, -25-30 O -35 0-40 a> N 1 "45 CL -50 \ f \ r^ \ ff v V A 10 15 M \ V A / V A / V v ^ / v W Czas [s] 20 25 30 Rys.l. Przykładowy zapis próby od 1 do 3. (Stanie swobodne) Wypadkowa reakcja siły podłoża 60 40 20 0-20 -40-60 -80 / H 0 10 20 30 40 50 Czas [s] 1 60 70 80 90 Rys.2. Przykładowy zapis próby 4. (Stanie z wychyleniami) Próby od 1 do 3 miały na celu rejestrację powtarzalności pozycji wyjściowej podczas stania swobodnego. Próba nr 4 posłużyła do zgromadzenia parametrów uzyskiwanych po wykonaniu zadania ruchowego i próby powrotu do pozycji spoczynkowej. Dla każdej z tych prób wyliczono podstawowe parametry stabilograficzne. Rejestrowano położenie

122 A. Koźlik wypadkowej siły reakcji podłoża (COP) w płaszczyźnie strzałkowej za pomocą platformy dynamograficznej firmy Kistler. Schemat uzyskanego zapisu przedstawia rysunek 1 i 2. Analizowano średnie wartości przemieszczenia ogólnego środka ciężkości w poszczególnych próbach i analizowano je za pomocą analizy wariancji z powtarzanymi pomiarami oraz test post hoc Tukeya. Parametry statystyczne wyliczono przy użyciu programu Statistica. 3. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ Uzyskane wyniki wskazują, iż badani wykazywali 3 strategie zachowań. Najczęściej (grupa 1) pojawiała się strategia przesterowania", w której po wykonaniu zadania ruchowego (wychylenie w przód) osoby mijały punkt spoczynkowy zatrzymując się za nim i ustalając jako nowy" punkt spoczynkowy. W kolejnej strategii (grupa 2) badani nie powracali do punktu spoczynkowego a zatrzymywali się przed nim. Z kolei w 3 grupie badani wykazywali się precyzyjnym odwzorowaniem pozycji spoczynkowej także po dwóch próbach wychylenia w przód. Uśrednione wyniki poszczególnych grup przedstawia tabela 1. Po analizie okazało się ze: w grupie nr 1 pozycje wyjściowe (copl, cop2, coppw) statystycznie różnią się parametrami od pozycji uzyskiwanych po wykonaniu wychylenia (copwl, copw2). W grupie nr 2 wszystkie pozycje wyjściowe (copl, cop2, cop3, coppw) statystycznie różnią się od pozycji przyjmowanej po drugim wychyleniu (copw2). W grupie numer 3 nie zaobserwowano statystycznych różnic pomiędzy staniem swobodnym a pozycją po wychyleniu. Jedyną zaobserwowaną statystyczną różnicą, była różnica pomiędzy pozycjami przyjmowanymi po wykonaniu wychylenia (copwl vs. copw2). Charakterystyka opisowa wyników przedstawiona jest na rysunku 3 i 4. Tabela 1. Podział na grupy. Średnia jest różnicą odległości [w milimetrach] z przed zadania ruchowego i po wykonaniu wychylenia w postawie stojącej Grupa różnica rozn ica rozn ica Średnie N Odch.std 1-17 1 3 1 3,5 2 19 6 5,3 3 0,5 8 6,1 Razem -3,8 27 17,7 Grupa 1 - badani, którzy powracając do pozycji spoczynkowej minęli punkt wyjściowy. Grupa 2 - badani, którzy powracają nie dotarli do punktu wyjściowego. Grupa 3 - badani, którzy powracając dokładnie odwzorowali położenie spoczynkowe.

Nowy schemat ciała" w następstwie wychylenia w postawie stojącej? 123 Rrgrupa; Oczekiwane średnie brzegowe 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 Bieżący efekt F(10,120)=6,9611, p=,00000 Dekompozycja efektywnych hipotez Pionowe słupki oznaczają 0,95 przedziały ufności! 10 8 6 copl C0p2 cop3 coppw copwl copw2 R1 -o grupa 1 grupa 2 'O- grupa 3 Rys.3. Średnie położenie COP w poszczególnych próbach. Gdzie copl-stanie swobodne, cop2- stanie swobodne, cop3- stanie swobodne, coppw- stanie swobodne przed wychyleniem, eopwl- stanie swobodne po wychyleniu cop2-stanic swobodne po wychyleniu R1*grupa; Oczekiwane średnie Bieżący efekt: F(2, 24)=19,857, Dekompozycja efektywnych hipotez Pionowe słupki oznaczaia 0.95 przedziały stanie swobodne stanie po wychyleniu *- grupa 1 grupa 2 grupa 3 Rys.4. Uśrednione odległości trzech grup uzyskiwane podczas stania swobodnego i po wykonaniu wychylenia

124 A. Koźlik 4. WNIOSKI 1) Stanie swobodne jest czynnością powtarzalną. 2) Wychylenie ciała w pozycji stojącej i powrót do pozycji spoczynkowej istotnie wpływa na położenie OSC. LITERATURA [1] Błaszczyk J.W.: Biomechanika kliniczna. Warszawa: PZWL 2004. [2] Bober T. Biomechanika. Wybrane zagadnienia. Red.. Wrocław: Wyd. AWF, 1993 [3] Hsiao E.T.,Robinovitch S.N. Biomechanical influences on balance recovery bystepping. J. Biomech. 32(10), str. 1099-1106, 1999. [4] Matyja M. :Edukacja sensomotoryczna niemowląt. AWF Katowice 2005 [5] Gantchev G.N., Mori S., Massion J.:m Motor Control, Today and Tomorrow, 1999 Body Schema and body image - A DOUBLE DISSOCIATION NEW BODY SCHEMA" CREATED AFTER MAKING A DEFLECT IN STANDING POSITION Summary. The aim of work was the answer, is the distance between center of pressure (COP) and axis rotation of ankle in standing position is modify after making physical task. In experiment were analysed amplitude parameters in four tests. It appeared that students with were examined were using 3 different type of behavior. In group 1 (n = 13) after the physical task definitely the distance between center of pressure (COP) and axis rotation of ankle was shorter. In group 2 (n = 6) the distance was longer and in group 3 (n = 8) statistically the distance was precisely the same.